《精编》水污染控制概要

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1、水污染控制概要 西南交通大学付永胜教授博士生导师 西南交通大学环境科学与工程学院 2 中国水环境形势水质标准现代水处理工艺概述常见处理工艺技术简介 授课内容 西南交通大学环境科学与工程学院 3 一 中国水环境形势 1 水资源短缺2010年全国水资源总量为29797 6亿m3 比常年值偏多11 6 人均水资源量约2110m3 相当于世界人均水资源量的1 4 1 5 同时 在全国有100多座城市严重缺水 在32个百万人口以上的特大城市中 有30个长期受缺水困扰 同时随着全国用水量持续增长 水资源短缺进一步加剧 西南交通大学环境科学与工程学院 4 2 水环境污染严重2010年全国废污水排放总量620

2、亿t 2010年 对约15万km的河流水质进行了监测评价 类水河长占评价河长的3 5 类水河长占31 8 类水河长占25 9 类水河长占11 4 类水河长占6 8 劣 类水河长占20 6 对44个湖泊的营养状态进行评价 1个湖泊为贫营养 中营养湖泊有22个 轻度富营养湖泊有10个 中度富营养湖泊有11个 西南交通大学环境科学与工程学院 5 3 浪费惊人2010年全国总用水量6022 0亿m3 其中生活用水占12 7 工业用水占24 农业用水占61 3 生态与环境补水 仅包括人为措施供给的城镇环境用水和部分河湖 湿地补水 占2 0 与2007年比较 全国总用水量增加91亿m3 2010年全国用水

3、消耗总量3182 2亿 其中农业耗水占73 工业耗水占11 2 生活耗水占12 4 生态与环境补水耗水占2 8 西南交通大学环境科学与工程学院 6 目前我国平均每立方米水实现国内生产总值仅为世界平均水平的 农业灌溉用水有效利用系数为0 4 0 5 435立方每亩 而发达国家为0 7 0 8 万元GDP用水量高达150立方米 而发达国家仅55立方米 一般工业用水重复利用率在60 左右 发达国家已达85 另外 许多城市输配水管网和用水器具的漏失率高达20 以上 我国在污水处理回用 海水 雨水利用等方面也处于较低水平 西南交通大学环境科学与工程学院 7 二 水处理标准选用 1 水环境标准水环境质量标

4、准GB3838 2002 中华人民共和国地表水环境质量标准 GB T14848 93 中华人民共和国地下水质量标准 GB3097 1997 海水水质标准 西南交通大学环境科学与工程学院 8 水用途标准GB5749 生活饮用水卫生标准 CJ25 1 89 生活杂用水水质标准 GB12941 1991 景观娱乐用水水质标准 GB5084 92 农田灌溉水质标准 GB11607 89 渔业水质标准 西南交通大学环境科学与工程学院 9 污水排放标准综合排放标准GB8978 1996 污水综合排放标准 CJ18 1996 污水排入城市污水沟道水质标准 行业排放标准GB13457 1992 肉类加工工业水

5、污染排放标准 GB3544 1992 造纸工业水污染排放标准 西南交通大学环境科学与工程学院 10 GB15580 1995 磷肥工业水污染物排放标准 GB11607 89 渔业水质标准 GB20425 2006 皂素工业水污染物排放标准 GB20426 2006 煤炭工业污染物排放标准 GB18466 2005 医疗机构水污染物排放标准 GB19821 2005 啤酒工业污染物排放标准 GB19430 2004 柠檬酸工业污染物排放标准 西南交通大学环境科学与工程学院 11 GB14470 1 2002 兵器工业水污染物排放标准火炸药 GB14470 2 2002 兵器工业水污染物排放标准火

6、工药剂 GB14470 3 2002 兵器工业水污染物排放标准弹药装药 GB13458 2001 合成氨工业水污染物排放标准 GB3544 2001 造纸工业水污染物排放标准 GB18486 2001 污水海洋处置工程污染控制标准 GB18596 2001 畜禽养殖业污染物排放标准 GB14374 93 航天推进剂水污染物排放标准 西南交通大学环境科学与工程学院 12 GB13456 92 钢铁工业水污染物排放标准 GB4287 92 纺织染整工业水污染物排放标准 GB4914 85 海洋石油开发工业含油污水排放标准 GB4286 84 船舶工业污染物排放标准 GB4286 84 船舶工业污染

7、物排放标准 GB19431 2004 味精工业污染物排放标准 GB18918 2002 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB15581 95 烧碱 聚氯乙烯工业水污染物排放标准 西南交通大学环境科学与工程学院 13 三 现代水处理工艺概述 水体污染污水 废水废水处理一级处理二级处理三级处理 西南交通大学环境科学与工程学院 14 一 水体中污染物的粒度分类 西南交通大学环境科学与工程学院 15 二 废水处理技术方法分类所有这些方法按处理作用原理可分为物理方法 化学方法 物理 化学方法 生物法和自然处理法五类 上图中仅第三行为生物处理法 物理法废水物理法的去除对象是水中不溶解的悬浮物质 应用的工艺有

8、筛滤截留 重力分离 自然沉淀 上浮 离心分离等 常用的处理方法有 西南交通大学环境科学与工程学院 16 格栅Screening 沉淀池Sedimentationtank 沉砂池Gritchamber 气浮装置Flotationunit 离心分离Centrifugalseparator 西南交通大学环境科学与工程学院 17 化学法向废水中投加某些化学药剂 通过化学反应达到净化废水的目的 常见处理方法如下 中和法 Neutralization 混凝 Coagulation 氧化还原 Oxidationandreduction 吸附 Adsorption 离子交换 Ionexchange 反渗透 R

9、everseosmosis RO 电解 Electrolysis 等 西南交通大学环境科学与工程学院 18 物理 化学法物理 化学法指污水中污染物在物理 化学的综合作用下去除 如投加絮凝剂的气浮工艺 超滤去除高浓度污染物 吹脱等 生物法 可生化性BOD5 CODCr 0 3 主要是通过微生物的生命过程把污水中的污染物转化为新的微生物细胞以及简单的无机物 从而达到去处污染物的目的 应用微生物主要是细菌 应用形式主要有活性污泥法和生物膜法 西南交通大学环境科学与工程学院 19 西南交通大学环境科学与工程学院 20 自然处理法自然处理指污水中污染物在自然条件下经物理 化学 生物的综合作用下去除 如人

10、工湿地 土地处理系统 生物塘法 厌氧塘 好氧塘 等 其处理负荷低 占地面积大 卫生条件差 易引起二次污染等 西南交通大学环境科学与工程学院 21 注意地方 1 各种方法的原理及优缺点2 投资及运行费用3 膜法 膜生物法及生物膜法的区别 西南交通大学环境科学与工程学院 22 物化法1 絮凝沉淀法优点 主要去处水中悬浮颗粒及胶体 操作简单 缺点 对溶解性污染物无去处能力 四 常用工艺技术简介 西南交通大学环境科学与工程学院 23 2 吹脱法优点 控制条件简单 可回收部分有用物质缺点 填料等与药剂作用易堵塞 当污染物浓度高时药剂消耗量大 此外易形成二次污染 西南交通大学环境科学与工程学院 24 湿式

11、氧化法 西南交通大学环境科学与工程学院 25 湿式氧化法 WetAirOxidation 简称WAO 是在高温 高压下 利用氧化剂将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水 从而达到去除污染物的目的 一般认为有两个主要步骤 空气中的氧从气相向液相的传质过程 溶解氧与基质之间的化学反应 若传质过程影响整体反应速率 可以通过加强搅拌来消除 与常规方法相比 具有适用范围广 处理效率高 极少有二次污染 氧化速率快 可回收能量及有用物科等特点 西南交通大学环境科学与工程学院 26 局限性 WAO一般要求在高温高压的条件下进行 其中间产物往往为有机酸 故对设备材料的要求较高 须耐高温 高压 并耐腐蚀 因此设备费用

12、大 系统的一次性投资高 由于WAO反应中需维持在高温高压的条件下进行 故仅适于小流量高浓度的废水处理 对于低浓度大水量的废水则很不经济 即使在很高的温度下 对某些有机物如多氯联苯 小分子羧酸的去除效果也不理想 难以做到完全氧化 WAO过程中可能会产生毒性题解强的中间产物 西南交通大学环境科学与工程学院 27 厌氧处理 1 第一代反应器 厌氧消化池 单相厌氧消化 两相厌氧消化 西南交通大学环境科学与工程学院 28 共同特点 水力停留时间 HRT 很长 但泥龄 SRT 不高 虽然HRT相当长 但传质速率低 处理效率低 占地面积较大 具有浓臭的气味 具有耐高SS的优点 控制要求简单 运行 制造 管理

13、成本低等 西南交通大学环境科学与工程学院 29 2 第二代厌氧反应器 UASB AF等 西南交通大学环境科学与工程学院 30 UASB工程实例 交大环境学院 成都军区蜀阳制药厂污水治理工程 西南交通大学环境科学与工程学院 31 主要特点 HRT大大缩短 有机负荷大大提高 处理效率大大提高 HRT与SRT分离 SRT相对很长 HRT则可以较短 反应器内生物量很高 能回收甲烷气 部分抵消运行成本缺点对有毒物质敏感 不耐高SS控制要求较高 运行管理及制造成本均较高 不能脱N除P 西南交通大学环境科学与工程学院 32 3 第三代厌氧反应器 IC EGSB等 西南交通大学环境科学与工程学院 33 共同特

14、点泥龄 SRT 较长 污泥物种丰富 泥水混合充分 传质速率较高 处理率高 占地面积少可回收生物能源缺点制造成本 运行管理成本均较高 不耐高SS 易堵塞 西南交通大学环境科学与工程学院 34 4 厌氧挡板反应器ABR 西南交通大学环境科学与工程学院 35 ABR工程实例 交大环境学院 西藏拉萨啤酒股份有限公司污水治理工程 西南交通大学环境科学与工程学院 36 主要特点与厌氧生物转盘相比 可省去转动装置 与UASB相比 可不设三相分离器而截流污泥 启动运行时间较短 运行较稳定 不需设置混合搅拌装置 不存在污泥堵塞问题 缺点第一格室易酸化导致反应器去除率低 西南交通大学环境科学与工程学院 37 好氧

15、处理a 氧化沟工艺 OxidationDitch 西南交通大学环境科学与工程学院 38 西南交通大学环境科学与工程学院 39 西南交通大学环境科学与工程学院 40 西南交通大学环境科学与工程学院 41 构造上的特征 池体狭长 池深较浅 一般在2 5m左右 曝气装置多用表面机械曝气器 竖轴曝气器 如 低速曝气叶轮 横轴曝气器 如 曝气转刷 曝气转盘 进 出水装置简单 工艺上的特征 氧化沟内的流态呈循环混合态 沟内混合液呈推流式快速流动 0 4 0 5m s 进水流量与沟内流量相比很小 完全混合的 西南交通大学环境科学与工程学院 42 有机负荷很低 相当于延时曝气法 出水水质好 抗冲击负荷能力强

16、对水温 水质 水量等的变动有适应性 污泥产率低 剩余污泥产量少 污泥龄长 可达15 30d 具有生物脱氮的功能 缺点由于要保证沟内污泥的循环流动 氧化沟的高度有一定限制 因此其占地面积较大 水下推进器技术要求较高 西南交通大学环境科学与工程学院 43 Carrousel氧化沟 平行多渠形氧化沟 水深4 4 5m 沟内流速0 3 0 4m s 混合液在沟内每5 20min循环一次 沟内混合液总量是进水量的30 50倍 BOD5 TN TP去除率分别可达95 90 50 以上 典型氧化沟介绍 西南交通大学环境科学与工程学院 44 Orbal式氧化沟 同心圆型氧化沟 圆形或椭圆形的沟渠 能充分利用水流惯性 节省能耗 多沟串联可减少水流短路现象 西南交通大学环境科学与工程学院 45 交替工作式氧化沟 T型 两侧的A C二沟交替作为曝气池和沉淀池 而B沟则一直作为曝气池 无需二沉池和污泥回流装置原废水交替地从A沟和C沟进入 而出水则相应地从C沟及A沟流出 曝气器的利用率较高 58 交替运行的方式 为脱氮创造了条件 有良好的BOD去除效果和脱氮效果 西南交通大学环境科学与工程学院 46 一体化氧化